CN102230080A - 湿法炼锌中对含锌原料脱氯的方法 - Google Patents
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Abstract
一种湿法炼锌中对含锌原料脱氯的方法，包括以下顺序步骤：①球磨，将原料球磨成粒径＜80目浆料；②水洗，在浆料中加水，洗涤，过滤，滤液进入沉锌工序，滤渣进入中性浸出工序；③沉锌，在步骤②滤液中加入沉锌剂，沉锌，过滤，滤液进入废水处理工序，滤渣进入中性浸出工序；④中性浸出，给步骤②的滤渣加入电解废液和硫酸，加入步骤③的沉锌滤渣，搅拌，过滤，滤液进入深度除氯工序，滤渣送环保处理站；⑤深度除氯，在步骤④的滤液中加入铜渣除氯剂和硫酸，反应，过滤，滤液进入湿法炼锌工序，滤渣外售；⑥废水处理，将步骤③的滤液进行环保处理，达标排放。本发明有脱氯效果好、成本低、操作性强和经济效益显著等特点。
Description
技术领域
本发明属于有色金属冶金中的湿法冶金领域，具体涉及一种湿法炼锌中对含锌原料脱氯的方法。
背景技术
湿法炼锌相较火法炼锌具有环保、成本低和回收率高等特点，全球范围内75%的金属锌采用湿法方法生产。但是，在湿法炼锌过程中，需要对电解溶液中氯含量进行严格控制，若氯含量过高（Cl-＞0.3g/L）时，会强化对电解阳极板的腐蚀速度，增大能耗，降低锌锭质量，增加炼锌成本。这使得大量氯含量较高的含锌原料不能直接用于湿法炼锌。
目前，针对氯含量较高的含锌原料，在生产上运用相对成功的方法主要有火法脱氯和碱洗脱氯两种。其中，火法脱氯是采用多膛炉或回转窑焙烧，该方法设备投入大，并且运行过程中产生含氯气体，对整个设备腐蚀大，操作条件恶劣，而且当前能源价格上涨幅度较大，运行成本较高；碱洗脱氯是采用碳酸钠溶液洗涤，原料中氯溶解在碱性溶液中，该方法的氯脱除效率虽比较高，但是由于浸出的硫酸锌溶液中氯含量仍然比较高，难于达到常规湿法炼锌要求，而且碱洗工艺需要较高洗涤温度，才能达到较好的脱氯效果，能耗比较高，导致实际运行成本比较高，且有高氯废水外排。
为此，不少有色金属冶炼企业做了大量技术研究，各种研究成果在公开出版物上屡见报到，例如中国专利文献公开的“一种脱除硫酸锌溶液中氯的方法”（公开号: CN101113015，公开日: 2008.01.30），它利用铜渣中含有的单质铜、铜渣氧化产生的Cu2+和溶液中的氯离子反应产生难溶的CuCl沉淀，除去硫酸锌溶液中的氯。它虽具有生产成本低，不增加废渣、废气、废水排放的特点，但是它只能针对硫酸锌溶液脱氯，无法对含氯量较高的含锌原料直接进行脱氯处理。
发明内容
本发明目的在于：针对上述现有技术的不足，提供一种操作简单、经济环保、实用性强的湿法炼锌中对含锌原料脱氯的方法，它特别适合对高氯含锌原料进行湿法炼锌中的脱氯处理。
为了实现上述技术目的，本发明采用水洗预脱氯与铜渣深度除氯相结合的工艺。具体设计原理是：把原料尽量磨细，尽量增加原料的表面积，使含氯物质尽量不被包裹；在氯含量高的含锌原料中，氯元素主要以NaCl、NH4Cl、ZnCl2、MgCl2、FeCl3、CuCl2形式存在，这些含氯物质在水中的溶解度比较大，通过球磨后水洗，大部分含氯物质溶解在水溶液中；而Zn2+开始水解的pH为5.4，Cu2+完全水解的pH值为5.2，通过调节pH值回收洗涤液中的有价金属；深度脱氯工序为硫酸锌溶液中Cl-与铜渣中的铜源形成Cu2Cl2沉淀。整个脱氯主要反应表示如下：
预脱氯过程：
本发明具体采用的技术方案如下所述。
一种湿法炼锌中对含锌原料脱氯的方法，包括以下顺序步骤：
①．球磨工序：采用球磨机将含锌原料球磨，球磨形成粒径＜80目的浆料，浆料进入水洗工序；
②．水洗工序：在步骤①的浆料中加水，水与浆料中料的液固质量比为3.0～10.0:1.0，在温度为25～60℃的条件下，将浆料搅拌洗涤，搅拌时间为100～180分钟，洗涤后过滤，滤液进入沉锌工序，滤渣进入中性浸出工序；
③．沉锌工序：将步骤②的滤液温度控制为30～60℃，在滤液中加入沉锌剂，调节终点pH值为6.8～7.2，搅拌15～30分钟，过滤，滤液中锌含量≤1.0g/L，滤液进入废水处理工序，滤渣进入中性浸出工序；
④．中性浸出：给步骤②的滤渣加入电解废液和硫酸，电解废液和硫酸与滤渣的液固质量比为3.0～5.0:1.0，在温度为60～80℃的条件下，搅拌90～120分钟，浸出滤渣中锌，部分氯溶解在溶液中，调节电解废液和硫酸的加入量，当溶液pH值为3.0～3.5时，在溶液中加入步骤③的沉锌滤渣，调节浸出终点pH值为5.2～5.4，将溶液过滤，滤液进入深度除氯工序，分离固体送环保处理站；
⑤．深度除氯：在步骤④的滤液中加入铜渣除氯剂和硫酸，调节溶液的终点pH值为1.5～3.5，在温度为30～60℃的条件下进行反应30～60分钟，溶液中氯含量≤0.25g/L，将溶液过滤，滤液进入常规湿法炼锌系统，滤渣外售；
⑥．废水处理：在步骤③的滤液中加入特殊水处理剂，沉降后，上清液进入氨氧化池，经空气曝气接触氧化，氧化池的出水流入反应池，反应池加入絮凝剂沉降，反应池的液沉清后达标排放。
步骤①中的球磨机为滚筒式球磨机。
步骤③中的沉锌剂为含NH3质量百分比浓度8～10%的氨水溶液、工业级碳酸钠和农用级碳铵中的任一种。
步骤④电解废液为湿法炼锌电解时产生的含硫酸140～200g/L的液体。
步骤④硫酸为质量百分比浓度＞92%的工业硫酸。
步骤⑤中的铜渣为湿法炼锌副产品，含铜量为5～15%。
步骤⑤中硫酸为质量百分比浓度＞92%的工业硫酸。
步骤⑥中的特殊水处理剂为金属离子沉淀吸附剂和定氯剂。
步骤⑥中的絮凝剂为工业级聚丙烯酰胺。
本发明的有益效果是：本发明以水洗预脱氯与铜渣深度除氯相结合的工艺将含锌原料直接进行脱氯处理，预脱氯使得含锌原料中氯脱率高达60～80%，通过对中性浸出液进行深度除氯，使硫酸锌溶液中的氯含量达到湿法炼锌要求，锌锭回收率和质量均高，脱氯效果好，运行成本低，可操作性强，不增加废渣、废气、废水排放，无环境污染，经济效益显著。
附图说明
图1为本发明的一种工艺流程示意图。
具体实施方式
参见图1，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
实施例一
一种湿法炼锌中对含锌原料脱氯的方法，具体包括以下顺序步骤，①．球磨工序：将10吨高氯含锌原料（氯质量百分含量为2.5%）采用滚筒式球磨机加水进行球磨，形成浆料，球磨后进行取样，使其能够通过80目的筛子；②．水洗工序：将步骤①的球磨浆料泵入水洗槽，在水洗槽中加100 m3水，水与浆料中料的液固质量比为10.0:1，在温度为30℃的条件下，将浆料搅拌洗涤，搅拌时间为120分钟，溶液中氯含量为1.85g/L，溶液中锌含量为2.45g/L，洗涤后过滤，滤液进入沉锌槽，滤渣取样，干渣中氯质量百分含量为0.65%，滤渣进入中性浸出槽；③．沉锌工序：步骤②的滤液进入沉锌槽，将温度控制为40℃，在滤液中加入氨水溶液进行沉锌，该氨水溶液为NH3质量百分比浓度8～10%的氨水溶液，调节终点pH值为7.2，搅拌20分钟，过滤，滤液中含锌0.75g/L，滤液进入废水处理池，滤渣进入中性浸出槽；④．中性浸出：给进入中性浸出槽的步骤②滤渣加入电解废液和硫酸，该电解废液为湿法炼锌电解时产生的含硫酸140～200g/L及含氯0.25g/L的液体，硫酸为质量百分比浓度＞92%的工业硫酸，使电解废液和硫酸与滤渣的液固质量比为3.5:1.0，进行中性浸出，在温度为65℃的条件下，搅拌时间为120分钟，浸出滤渣中锌，部分氯溶解在溶液中，调节电解废液和硫酸的加入量，控制pH值为3.0，在溶液中加入步骤③的沉锌滤渣，调节浸出终点pH值为5.2，将溶液过滤，滤液中含氯为2.15g/L，滤液进入深度除氯槽，滤渣（即分离固体）送环保处理站进行环保处理；⑤．深度除氯：在步骤④的滤液中加入湿法炼锌净化所产生的铜渣3000Kg，并加入硫酸，该硫酸为质量百分比浓度＞92%的工业硫酸，调节溶液的终点pH值为3.5，在温度为55℃的条件下进行反应40分钟，溶液中含氯为0.245g/L，将溶液过滤，滤液进入湿法炼锌工序，滤渣外售；⑥．废水处理：步骤③的滤液进入废水处理池，废水处理池中大约98m3废水，pH值为7.0，在废水处理池中先加入3Kg金属离子沉淀吸附剂，后加入4L定氯剂，沉降处理后，上清液进入氨氧化池，经空气曝气接触氧化，氧化池的出水流入反应池，反应池加入1Kg工业级聚丙烯酰胺絮凝剂沉降，反应池的液沉清后达标排放。
上述步骤⑤中的铜渣含铜量为6%。
实施例二
一种湿法炼锌中对含锌原料脱氯的方法，具体包括以下顺序步骤，①．球磨工序：将10吨高氯含锌原料（氯质量百分含量为2.5%）采用滚筒式球磨机加水进行球磨，形成浆料，球磨后进行取样，使其能够通过80目的筛子；②．水洗工序：将步骤①的球磨浆料泵入水洗槽，在水洗槽中加60m3水，水与浆料中料的液固质量比为6.0:1，在温度为50℃的条件下，将浆料搅拌洗涤，搅拌时间为150分钟，溶液中氯含量为3.32g/L，溶液中锌含量为4.07g/L，洗涤后过滤，滤液进入沉锌槽，滤渣取样，干渣中氯质量百分含量为0.51%，滤渣进入中性浸出槽；③．沉锌工序：步骤②的滤液进入沉锌槽，将温度控制为50℃，在滤液中加入农用级碳铵进行沉锌，调节终点pH值为7.0，搅拌25分钟后过滤，滤液中含锌0.62g/L，滤液进入废水处理池，滤渣进入中性浸出槽；④．中性浸出：给进入中性浸出槽的步骤②滤渣加入电解废液和硫酸，该电解废液为湿法炼锌电解时产生的含硫酸140～200g/L及含氯0.25g/L的液体，硫酸为质量百分比浓度＞92%的工业硫酸，使电解废液和硫酸与滤渣的液固质量比为4.2:1.0，进行中性浸出，在温度为70℃的条件下，搅拌时间为103分钟，浸出滤渣中锌，部分氯溶解在溶液中，调节电解废液和硫酸的加入量，控制pH值为3.5，在溶液中加入步骤③的沉锌滤渣，调节浸出终点pH值为5.3，将溶液过滤，滤液中含氯为1.46g/L，滤液进入深度除氯槽，滤渣送环保处理站进行环保处理；⑤．深度除氯：在步骤④的滤液中加入湿法炼锌净化所产生的铜渣1400Kg，并加入硫酸，该硫酸为质量百分比浓度＞92%的工业硫酸，调节溶液的终点pH值为2.5，在温度为45℃的条件下进行反应50分钟，溶液中含氯为0.220g/L，将溶液过滤，滤液进入湿法炼锌工序，滤渣外售；⑥．废水处理：步骤③的滤液进入废水处理池，废水处理池中大约58m3废水，pH值为6.9，在废水处理池中先加入4.3Kg金属离子沉淀吸附剂，后加入5.5L定氯剂，沉降处理后，上清液进入氨氧化池，经空气曝气接触氧化，氧化池的出水流入反应池，反应池加入0.8Kg的工业级聚丙烯酰胺絮凝剂沉降，反应池的液沉清后达标排放。
上述步骤⑤中的铜渣含铜量为10%。
实施例三
一种湿法炼锌中对含锌原料脱氯的方法，具体包括以下顺序步骤，①．球磨工序：将10吨高氯含锌原料（氯质量百分含量为2.5%）采用滚筒式球磨机加水进行球磨，形成浆料，球磨后进行取样，使其能够通过80目的筛子；②．水洗工序：将步骤①的球磨浆料泵入水洗槽，在水洗槽中加40m3水，水与浆料中料的液固质量比为4.0:1，在温度为60℃的条件下，将浆料搅拌洗涤，搅拌时间为180分钟，溶液中氯含量为4.75g/L，溶液中锌含量为6.1g/L，洗涤后过滤，滤液进入沉锌槽，滤渣取样，干渣中氯质量百分含量为0.59%，滤渣进入中性浸出槽；③．沉锌工序：步骤②的滤液进入沉锌槽，将温度控制为60℃，在滤液中加入工业级碳酸钠进行沉锌，调节终点pH值为6.8，搅拌30分钟后过滤，滤液中含锌0.43g/L，滤液进入废水处理池，滤渣进入中性浸出槽；④．中性浸出：给进入中性浸出槽的步骤②滤渣加入电解废液和硫酸，该电解废液为湿法炼锌电解时产生的含硫酸140～200g/L及含氯0.25g/L的液体，硫酸为质量百分比浓度＞92%的工业硫酸，使电解废液和硫酸与滤渣的液固质量比为4.8:1.0，进行中性浸出，在温度为77℃的条件下，搅拌时间为95分钟，浸出滤渣中锌，部分氯溶解在溶液中，调节电解废液和硫酸的加入量，控制pH值为3.5，在溶液中加入步骤③的沉锌滤渣，调节浸出终点pH值为5.4，将溶液过滤，滤液中含氯为1.47g/L，滤液进入深度除氯槽，滤渣送环保处理站进行环保处理；⑤．深度除氯：在步骤④的滤液中加入湿法炼锌净化所产生的铜渣1390Kg，并加入硫酸，该硫酸为质量百分比浓度＞92%的工业硫酸，调节溶液的终点pH值为2.0，在温度为35℃的条件下进行反应60分钟，溶液中含氯为0.180g/L，将溶液过滤，滤液进入湿法炼锌工序，滤渣外售；⑥．废水处理：步骤③的滤液进入废水处理池，废水处理池中大约38m3废水，pH值为6.8，在废水处理池中先加入4.5Kg金属离子沉淀吸附剂，后加入5.1L定氯剂，沉降处理后，上清液进入氨氧化池，经空气曝气接触氧化，氧化池的出水流入反应池，反应池加入0.5Kg的工业级聚丙烯酰胺絮凝剂沉降，反应池的液沉清后达标排放。
上述步骤⑤中的铜渣含铜量为12%。
Claims (9)
1.一种湿法炼锌中对含锌原料脱氯的方法，包括以下顺序步骤：
①．球磨工序：采用球磨机将含锌原料球磨，球磨形成粒径＜80目的浆料，浆料进入水洗工序；
②．水洗工序：在步骤①的浆料中加水，水与浆料中料的液固质量比为3.0～10.0:1.0，在温度为25～60℃的条件下，将浆料搅拌洗涤，搅拌时间为100～180分钟，洗涤后过滤，滤液进入沉锌工序，滤渣进入中性浸出工序；
③．沉锌工序：将步骤②的滤液温度控制为30～60℃，在滤液中加入沉锌剂，调节终点pH值为6.8～7.2，搅拌15～30分钟，过滤，滤液中锌含量≤1.0g/L，滤液进入废水处理工序，滤渣进入中性浸出工序；
④．中性浸出：给步骤②的滤渣加入电解废液和硫酸，电解废液和硫酸与滤渣的液固质量比为3.0～5.0:1.0，在温度为60～80℃的条件下，搅拌90～120分钟，浸出滤渣中锌，部分氯溶解在溶液中，调节电解废液和硫酸的加入量，当溶液pH值为3.0～3.5时，在溶液中加入步骤③的沉锌滤渣，调节浸出终点pH值为5.2～5.4，将溶液过滤，滤液进入深度除氯工序，分离固体送环保处理站；
⑤．深度除氯：在步骤④的滤液中加入铜渣除氯剂和硫酸，调节溶液的终点pH值为1.5～3.5，在温度为30～60℃的条件下进行反应30～60分钟，溶液中氯含量≤0.25g/L，将溶液过滤，滤液进入常规湿法炼锌系统，滤渣外售；
⑥．废水处理：在步骤③的滤液中加入特殊水处理剂，沉降后，上清液进入氨氧化池，经空气曝气接触氧化，氧化池的出水流入反应池，反应池加入絮凝剂沉降，反应池的液沉清后达标排放。
2.根据权利要求1所述湿法炼锌中对含锌原料脱氯的方法，其特征在于：步骤①中的球磨机为滚筒式球磨机。
3.根据权利要求1所述湿法炼锌中对含锌原料脱氯的方法，其特征在于：步骤③中的沉锌剂为含NH3质量百分比浓度8～10%的氨水溶液、工业级碳酸钠和农用级碳铵中的任一种。
4.根据权利要求1所述湿法炼锌中对含锌原料脱氯的方法，其特征在于：步骤④电解废液为湿法炼锌电解时产生的含硫酸140～200g/L的液体。
5.根据权利要求1所述湿法炼锌中对含锌原料脱氯的方法，其特征在于：步骤④硫酸为质量百分比浓度＞92%的工业硫酸。
6.根据权利要求1所述湿法炼锌中对含锌原料脱氯的方法，其特征在于：步骤⑤中的铜渣为湿法炼锌副产品，含铜量为5～15%。
7.根据权利要求1所述湿法炼锌中对含锌原料脱氯的方法，其特征在于：步骤⑤中硫酸为质量百分比浓度＞92%的工业硫酸。
8.根据权利要求1所述湿法炼锌中对含锌原料脱氯的方法，其特征在于：步骤⑥中的特殊水处理剂为金属离子沉淀吸附剂和定氯剂。
9.根据权利要求1所述湿法炼锌中对含锌原料脱氯的方法，其特征在于：步骤⑥中的絮凝剂为工业级聚丙烯酰胺。
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